MÁSTER UNIVERSITARIO EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS DE LA COMPUTACIÓN Guía de Aprendizaje Información al estudiante DATOS DESCRIPTIVOS ASIGNATURA: Computación Cuántica y Computación Natural Nombre en inglés: Quantum Computing and Natural Computing MATERIA: Ciencias de la Computación CARÁCTER: Optativo TITULACIÓN: SEMESTRE: Primero CRÉDITOS EUROPEOS: 6 Máster en Ciencias y Tecnologías de la Computación ESPECIALIDAD: Ciencias de la Computación CURSO ACADÉMICO 14-15 PERIODO IMPARTICIÓN: Septiembre Enero X Febrero Junio IDIOMA IMPARTICIÓN: Sólo Castellano Sólo Inglés Ambos X 1
CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA OTROS RESULTADOS DE APRENDIZAJE NECESARIOS Conocimientos previos equivalentes a los grados de Ingeniería de Computadores, Ingeniería Informática e Ingeniería del Software DEPARTAMENTO: Sistemas Informáticos Matemática Aplicada a la Tecnología de la Información y las Comunicaciones NOMBRE Y APELLIDOS (C = Coordinador) PROFESORADO DESPACHO Correo electrónico Fernando Arroyo Montoro 1111 / 6005 farroyo@eui.upm.es Jesús García López de Lacalle (C) 6106 jglopez@eui.upm.es 2
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA CÓDIGO COMPETENCIA NIVEL GENERALES CG1 Creatividad (UPM) CG6 Trabajo en contextos internacionales (UPM) CG7 Uso de la lengua inglesa (UPM) CG9 Capacidad de análisis y síntesis 4 (E) CG15 Respeto al medioambiente 2 (E) COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA CÓDIGO COMPETENCIA NIVEL ESPECÍFICAS MÁSTER EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS DE LA COMPUTACIÓN CE1 CE2 CE4 Capacidad para aplicar las teorías, modelos y técnicas actuales en la identificación, análisis, diseño y documentación de soluciones informáticas Capacidad para desarrollar y dirigir proyectos de investigación en campos específicos de la ingeniería informática: modelos de computación, sistemas inteligentes o sistemas avanzados software Capacidad para sintetizar y exponer de manera clara los resultados de un trabajo de investigación a públicos especializados y no especializados 3
COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA CÓDIGO COMPETENCIA NIVEL ESPECÍFICAS MÁSTER EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS DE LA COMPUTACIÓN A.-ESPECIALIDAD: Ciencias de la Computación CA2 CA3 CA4 Capacidad para analizar y clasificar problemas algorítmicos en clases de complejidad Capacidad para resolver problemas científicos y tecnológicos utilizando herramientas y técnicas de simulación Capacidad para analizar y diseñar nuevos modelos y arquitecturas de computación T : S e t r a b a j a l a c o m p e t e n c i a e n l a a s i g n a t u r a E : S e e v a l ú a l a c o m p e t e n c i a e n l a a s i g n a t u r a 4
CÓDIGO RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA COMPETENCIA RELACIONADA RA1 Puede usar fuentes internacionales en lengua inglesa. G6 y G7 RA2 RA3 RA4 RA5 Es capaz de distinguir si las técnicas y los sistemas pueden potencialmente contribuir al desarrollo sostenible y a la protección del medio ambiente. Es capaz de aplicar, analizar, sintetizar y exponer de forma clara resultados de investigación. Es capaz de crear y adaptar los conocimientos actuales a situaciones nuevas y de investigar en nuevos modelos de computación. Es capaz de utilizar y construir herramientas de simulación, así como de analizar la complejidad de problemas y algoritmos. G15 G9, E1 y E4 G1, E2 y A4 A2 y A3 SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA EVALUACIÓN REF INDICADOR DE LOGRO Relacionado con RA I1 Usa fuentes internacionales en lengua inglesa. RA1 I2 I3 I4 I5 Distingue si las técnicas y los sistemas pueden potencialmente contribuir al desarrollo sostenible y a la protección del medio ambiente. Aplicar, analizar, sintetizar y exponer de forma clara resultados de investigación. Crea y adapta los conocimientos actuales a situaciones nuevas e investiga en nuevos modelos de computación. Utiliza y construye herramientas de simulación, así como también analiza la complejidad de problemas y algoritmos. RA2 RA3 RA4 RA5 5
CONTENIDOS Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA APARTADOS INDICADOR DE LOGRO Tema 1. Información Cuántica I1 I5 1.1 Descripción del modelo I1 I5 1.2 Propiedades de la información cuántica I1 I5 1.3 Algoritmos básicos: Deutsch-Jozsa y Simon I1 I5 Tema 2. Criptografía Cuántica I1 I5 2.1 Nociones de criptografía clásica I1 I5 2.2 Fundamentos de la criptografía cuántica I1 I5 2.3 Protocolos cuánticos: BB84, B92 y SARG04 I1 I5 2.4 Seguridad de la criptografía cuántica I1 I5 Tema 3. Computación Cuántica I1 I5 3.1 Algoritmo de Grover I1 I5 3.2 Transformada cuántica de Fourier I1 I5 3.3 Algoritmo de Shor I1 I5 Tema 4. Líneas de investigación I1 I5 4.1 Nuevos algoritmos cuánticos I1 I5 4.2 Complejidad de estados cuánticos I1 I5 Tema 5. Computación Natural: Conceptos Básicos I1 I5 5.1 Definición del Modelo I1 I5 5.2 Introducción a la Computación con ADN I1 I5 Tema 6. Computación con Membranas I1 I5 6.1 Estado del Arte de la Computación con Membranas I1 I5 6.2 Variantes del Modelo I1 I5 6.3 Simulaciones e Implementaciones Hardware / Software I1 I5 Tema 7. Redes de Procesadores Evolutivos (NEP s) I1 I5 7.1 Estado del Arte I1 I5 7.2 Retos del Modelo I1 I5 BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y MÉTODOS DE ENSEÑANZAS EMPLEADOS 6
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y MÉTODOS DE ENSEÑANZAS EMPLEADOS CLASES DE TEORÍA CLASES DE PROBLEMAS TRABAJOS AUTÓNOMOS TRABAJO FINAL TUTORÍAS Se sigue el método expositivo / lección magistral. El profesor expone verbalmente los conceptos de la materia en cada uno de los temas. Se sigue el método de resolución de problemas en clase. Se plantean problemas que los estudiantes tienen que resolver desarrollando estrategias a partir de los conocimientos expuestos en las clases magistrales. Durante el desarrollo o a la finalización de las clases se plantean problemas o cuestiones teóricas en las que los estudiantes tienen que demostrar los conocimientos y competencias adquiridas en las sesiones teóricas. Las soluciones se exponen en la siguiente sesión. Como práctica final de la asignatura, los alumnos deberán elaborar un trabajo. Podrán realizarlo en grupo si lo desean y, si los profesores lo estiman oportuno, deberán defenderlo exponiéndolo oralmente. En las tutorías los estudiantes son atendidos en los horarios establecidos para ello. RECURSOS DIDÁCTICOS M. A. Nielsen and I. L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge, 2000. M. Hirvensalo. Quantum Computing. Springer, 2001. M. Nakahara and T. Ohmi, Quantum Computing. CRC Press, 2008. BIBLIOGRAFÍA D. McMahon. Quantum Computing Explained. Wiley. 2008. Gheorghe Paun. Membrane Computing: An Introduction. Springer, 2000 Juan Castellanos, Carlos Martín-Vide, Victor Mitrana and Jose M. Sempere. Solving NP-Complete Problems with Networks of Evolutionary Processors. IWANN RECURSOS WEB Página Web de la Asignatura EQUIPAMIENTO Aula multifunción 7
EVALUACIÓN SUMATIVA BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES QUE SE EVALÚAN MOMENTO LUGAR PESO EN LA CALIFICACIÓN (a decidir por los profesores) Trabajo final Penúltima semana 100% 70% Exposición oral del trabajo final Última semana Aula 0% 30% DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS ACTIVIDADES QUE SE EVALÚAN Y DE LOS CRITERIOS DE CALIFICACIÓN En la penúltima semana del curso se entregarán un trabajo de investigación sobre uno de los modelos estudiados en la asignatura que tendrá un peso del 100% o del 70% (a decidir por los profesores) en la calificación final de la asignatura. Si los profesores deciden valorar el trabajo un 70%, en la última semana del curso se realizará una presentación oral del mismo ante toda la clase, que tendrá como peso el 30% restante. Evaluación continua: Los estudiantes de evaluación continua deberán asistir regularmente a clase (al menos al 80%) y obtener una calificación mayor o igual a 5 en el trabajo de investigación más la exposición oral del mismo, si fuere el caso. La nota final de la Asignatura será la calificación obtenida en el trabajo de investigación más la obtenida en la presentación oral, en su caso. Evaluación por prueba única: Los estudiantes que decidan realizar la evaluación mediante una única prueba deberán: 1. Entregar el trabajo de investigación, debiendo obtener al menos un 4 en su calificación 2. Defender los trabajos ante los profesores respondiendo sus cuestiones. En este caso, la calificación final será la otorgada por los profesores de la Asignatura considerando el trabajo entregado y la defensa del mismo. Para superar la asignatura deberá obtener una calificación mayor o igual que 5. 8
CRONOGRAMA DE TRABAJO DE LA ASIGNATURA PRIMERA PARTE: COMPUTACIÓN CUÁNTICA SEMANA Actividades en Trabajo Trabajo en Actividades de Horas Aula Individual Grupo Evaluación Semana 1 3h Clase magistral 8 h de estudio 11 Semana 2 11 h de estudio y resolución de los problemas 1h discusión sobre los problemas prácticos 14 Semana 3 7 h de estudio 1h discusión sobre los trabajos autónomos 10 Semana 4 3h Clase magistral 8 h de estudio 11 Semana 5 11 h de estudio y resolución de los problemas 1h discusión sobre los problemas prácticos 14 Semana 6 7 h de estudio 1h discusión sobre los trabajos autónomos 10 9
SEGUNDA PARTE: COMPUTACIÓN NATURAL SEMANA Actividades en Trabajo Trabajo en Actividades de Horas Aula Individual Grupo Evaluación Semana 7 3h Clase magistral 8 h de estudio 11 Semana 8 11 h de estudio y resolución de los problemas 1h discusión sobre los problemas prácticos 14 Semana 9 7 h de estudio 1h discusión sobre los trabajos autónomos 10 Semana 10 3h Clase magistral 8 h de estudio 11 Semana 11 11 h de estudio y resolución de los problemas 1h discusión sobre los problemas prácticos 14 Semana 12 11 h de estudio 11 Semana 13 7 h de estudio 1h discusión sobre los trabajos autónomos Entrega del trabajo final 10 10
TERCERA PARTE: EXPOSICIÓN DE TRABAJOS Y EXAMEN FINAL SEMANA Actividades en Trabajo Trabajo en Actividades de Horas Aula Individual Grupo Evaluación Semana 14 3h Exposición de trabajos de investigación, en su caso 3 Semana 15 Examen final - evaluación prueba única 2 11